Low Temperature Thermocouple Guide: Types, Accuracy, and Selection Tips

یک مهندس کیفیت در یک کارخانه مواد غذایی منجمد با یک مشکل آشنا با ما تماس گرفت: ترموکوپل‌های نوع K او در فریزر مارپیچ -40 درجه سانتی‌گراد دو تا چهار درجه گرم می‌شد و خطا بعد از هر چرخه یخ‌زدایی بیشتر می‌شد. کنترل‌کننده‌ها، کابل‌ها و کانکتورها همگی خوب تست شدند. سنسورها خود مشکل بودند - یا بهتر است بگوییم، نوع ترموکوپل بود.

کمتر از 40- درجه سانتیگراد، ترموکوپل های استاندارد آلیاژ نیکل رفتاری را که در دمای فرآیند انجام می دهند متوقف می کنند. نوع T (مس-کنستانتان) و نوع E (کرومل-کنستانتان) گزینه های عملی برای سرویس سرد هستند. و زیر 100- درجه سانتیگراد یک RTD پلاتین معمولاً از دقت هر دو بالاتر است.

این راهنما پوشش می دهد که کدام نوع ترموکوپل واقعاً در دمای پایین کار می کند، دقتی که می توانید از هر کدام انتظار داشته باشید و اشتباهات نصبی که بیشتر از عناصر خراب، خوانش های سرویس سرد را خراب می کنند.

چه چیزی به عنوان دمای پایین برای ترموکوپل به حساب می آید؟

در مهندسی ترموکوپل، دمای پایین معمولاً به معنای زیر 40- درجه سانتیگراد است، نقطه ای که عناصر نوع K و نوع N شروع به از دست دادن یکنواختی ترموالکتریکی می کنند که در دمای فرآیند نشان می دهند. اندازه گیری کرایوژنیک این را تا حدود -200 درجه سانتیگراد گسترش می دهد، که کف عملی برای آلیاژهای ترموکوپل مبتنی بر مس است. در زیر آن، فقط عناصر تخصصی مانند کروم-طلا/آهن به طور قابل اعتماد پاسخ می دهند.

استانداردهای بین‌المللی حاکم بر ترموکوپل، IEC 60584 و ASTM E230، محدوده‌هایی را برای هر نوع حروف تعیین‌شده منتشر می‌کنند و همه آنها به -200 درجه سانتیگراد یا کمتر می‌رسند. تفاوت در دقت است: تلورانس ها در آن حد سرد بسیار دور از انتظار هستند.

کدام نوع ترموکوپل در سرویس سرد بهتر کار می کند؟

نوع T - متخصص دماهای پایین

نوع T تنها ترموکوپل استانداردی است که با پایه مسی ساخته شده است و همین پایه مسی به همین دلیل است که بر کار با دمای پایین تسلط دارد. مس با خلوص بالا فوق العاده همگن است، بنابراین مقدار کمی از ولتاژهای کوچک موجود در آلیاژهای پیچیده نیکل را ایجاد می کند. نوع T دقت بسیار خوبی از -200 درجه سانتیگراد تا 0 درجه سانتیگراد دارد و پیش فرض برای اتاق های محیطی، اتاق های سرد و تنظیمات تست برودتی است. این مبادله نقطه پایانی است: مس به سرعت در بالای 300 درجه سانتیگراد اکسید می شود، بنابراین نوع T هرگز نباید چرخه استریلیزاسیون داغ را ببیند.

نوع E - خروجی بالا برای سیگنال های ضعیف

نوع E حدود 60 میکروولت در هر درجه در دمای 0 درجه سانتیگراد، بالاترین سیگنال در بین هر ترموکوپل استاندارد را ارائه می دهد. ولتاژ بزرگتر تأثیر نویز الکتریکی را کاهش می دهد، که وقتی سطح سیگنال کوچک باشد اهمیت دارد. تکرارپذیری آن در دمای پایین به نوع T نزدیک می شود و دامنه آن تا 900 درجه سانتی گراد گسترش می یابد. زمانی که همان کاوشگر باید هم ذخیره سازی سرد و هم مرحله تمیز کردن یا پخت گرم را انجام دهد، نوع E را انتخاب کنید.

نوع K - اسب کار با محدودیت

نوع K رایج ترین ترموکوپل صنعتی است و از نظر فیزیکی تا 196- درجه سانتیگراد کار می کند. محدودیت برد نیست بلکه ثبات است. آلیاژهای نیکل-کروم تحت نظم مغناطیسی و تغییرات شبکه با برد کوتاه در دماهای زیر صفر قرار می گیرند و به آرامی خروجی ترموالکتریک را در طول زمان تغییر می دهند. یک سنسور نوع K در سرویس مداوم -80 درجه سانتیگراد می تواند چندین درجه در عرض چند ماه جابجا شود - دقیقاً شکستی که کارخانه مواد غذایی منجمد مشاهده کرد.

اگر فرآیند سرد شما بین 20- تا 40- درجه سانتیگراد اجرا شود و تحمل کنترل 3± درجه سانتیگراد یا شل تر باشد، نوع K با فرستنده خوب قابل قبول است. برای کنترل دقیق، اعتبارسنجی محصول یا هر چیزی زیر 60- درجه سانتیگراد، نوع T یا RTD را انتخاب کنید.

نوع J و نوع N

محدوده منتشر شده نوع J به -210 درجه سانتیگراد می رسد، اما پایه آهنی آن در محیط های سرد مرطوب زنگ می زند، و جداول استاندارد EMF کمترین اطمینان را در سطح پایین دارند. نوع N هیچ مزیت قابل اندازه گیری نسبت به نوع K زیر 0 درجه سانتیگراد ندارد. هیچ کدام یک انتخاب اول معقول برای سرویس سرد نیست.

کلاس های دقت و تحمل در دماهای پایین

دقت ترموکوپل با کلاس های تلورانس در IEC 60584 تعریف شده است. تلورانس بزرگتر از یک مقدار ثابت یا درصدی از دمای اندازه گیری شده است و هر دو فرمول به نفع سرویس سرد عمل می کنند. در دمای 100- درجه سانتیگراد، یک ترموکوپل جدید و بدون استفاده باید در محدوده زیر باقی بماند:

با این اعداد با دو ملاحظه رفتار کنید. اول، آنها فقط برای سنسورهای جدید اعمال می شوند. پیری، چرخه حرارتی، و آلودگی شکاف در خدمات را بیشتر می کند. دوم، گسترش تعیین کننده است: کلاس 1 نوع T در دمای 0.5± درجه سانتی گراد سه برابر محکم تر از کلاس 1 نوع K است. . اگر فرآیند باند خطای وسیع تری را تحمل کند، نوع K خوب است. اگر اینطور نیست، نوع ترموکوپل اولین مشخصاتی است که باید تغییر دهید.

نگرانی های عملی که تاسیسات سرویس سرد را خراب می کند

اکثر مشکلات ترموکوپل در دمای پایین، خرابی عنصر نیستند. آنها خرابی نصب هستند. چهار مسئله تقریباً برای همه آنها توضیح داده شده است:

• تراکم. سرویس زیر صفر رطوبت را به کانکتورها و سر ترمینال ها می کشد و مقاومت موازی حاصل می تواند مقدار را چندین درجه تغییر دهد. از اتصال دهنده های مهر و موم شده، سرهای ضد آب و پروب های اتصال جوش داده شده استفاده کنید.
• شنت حرارتی. ساقه پروب گرما را از محل اتصال هدایت می کند. در گاز هنوز سرد، یک غلاف فلزی بزرگ کم می خواند. یک پروب با سیم یا سوزن ریز سریعتر متعادل می شود و خطای شنت کمتری ایجاد می کند.
• سیم پسوند اشتباه است. کابل مسی اتصالات اندازه گیری نشده ایجاد می کند. از سیم کششی متناسب با نوع ترموکوپل و درجه حرارت محیط در طول مسیر کابل استفاده کنید.
• جبران اتصال سرد در دمای 80- درجه سانتیگراد، یک درجه از خطای اتصال مرجع یک درجه کامل به خواندن اضافه می کند. از فرستنده هایی با جبران خودکار به جای مقدار دستی ثابت استفاده کنید.

ترموکوپل یا RTD برای سرویس در دمای پایین؟

ترموکوپل ها زمانی برنده می شوند که سرعت پاسخ، اندازه عنصر یا برد بیشتر از دقت مطلق مهم باشد. محل اتصال سوزن در عرض چند ثانیه ته نشین می شود و ناحیه حساس می تواند زیر یک میلی متر باشد. RTD ها کندتر، بزرگتر و حساس تر به شوک هستند.

RTD ها زمانی برنده می شوند که دقت و ثبات بیشتر از سرعت مهم باشد. یک PT100 کلاس A 0.35± درجه سانتیگراد را در 100- درجه سانتیگراد نگه می دارد، و مقاومت بالاتر یک PT1000 خطای سیم سیم را در طولانی مدت کاهش می دهد. به همین دلیل است که فریزرهای دارویی، اعتبار سنجی زنجیره سرد و مراجع آزمایشگاهی از عناصر پلاتین استفاده می کنند.

در فرآوری مواد غذایی، هر دو فناوری خط یکسانی دارند. اپراتورها یک حسگر سوزنی را به داخل محصول فشار می دهند تا دمای هسته را در حین سرد کردن، پختن یا ذوب شدن بررسی کنند. ما ترموکوپل سوزنی شکل برای فرآوری مواد غذایی برای آن کار ساخته شده است. برای نقاط دائمی که در آن بهداشت حیاتی است، الف پروب PT1000/PT100 از جنس فولاد ضد زنگ درجه غذایی پایداری طولانی مدت مورد نیاز یک محصول سرد را می دهد.

تامین کنندگان سنسور دمای پروب PT100/PT1000 Food-Grade Probe، کارخانه Jiangsu Zhaolong Electrics Co., Ltd. تامین کننده و کارخانه سنسور دما PT100 PT1000 چین است، ما مواد غذایی PT1000 PT100 NTC را به صورت عمده فروشی می کنیم. مشاهده محصول →

عمده فروشی ترموکوپل سوزنی شکل (قابل استفاده برای اندازه گیری دما Jiangsu Zhaolong Electrics Co., Ltd. یک ترموکوپل سوزنی شکل عمده فروشی در چین است (قابل استفاده برای اندازه گیری دما برای مواد غذایی ... مشاهده محصول →

برای نقشه برداری حرارتی سطوح سرد - صفحات کندانسور، آسترهای فریزر، لوله های عایق - ترموکوپل سطحی خودچسب نوع K با دقت بالا بدون حفاری نصب می شود. عناصر سطحی برای نقشه برداری مقایسه ای بهتر از دقت مطلق زیر 40- درجه سانتیگراد هستند.

فروش عمده ترموکوپل سطحی با دقت بالا خود چسب نوع K برای تم Jiangsu Zhaolong Electrics Co., Ltd. یک ترموکوپل چسبنده سطحی با دقت بالا از نوع K-Type برای دمای من در چین است. مشاهده محصول →

• زمانی که سرعت پاسخ، ردپای کوچک یا برد بیشتر از دقت مطلق اهمیت دارد، ترموکوپل را انتخاب کنید.
• زمانی که به قرائت های پایدار و قابل تکرار با خطاهای 0.5± درجه سانتی گراد یا کمتر از آن نیاز دارید، RTD را انتخاب کنید.
• یک سوزن یا ترموکوپل سطحی را برای بررسی نقطه ای و بررسی حرارتی انتخاب کنید. یک RTD برای نقاط نظارت ثابت انتخاب کنید.

برنامه های معمول در دمای پایین

فرآوری مواد غذایی و زنجیره های سرد

چیلرهای انفجاری، فریزرهای مارپیچ، سردخانه ها و خطوط بازرسی نیاز به بررسی دما در بسیاری از نقاط دارند. حسگرها باید از نظر مواد غذایی ایمن باشند، سریع و آسان تمیز شوند، به همین دلیل است که بیشتر کار ما انجام می شود سنجش دما در ماشین آلات مواد غذایی . پروب های سوزنی و عناصر با قطر کوچک غالب هستند زیرا هسته محصول را اندازه گیری می کنند، نه هوای اطراف را.

ذخیره سازی دارویی و بیولوژیکی

زنجیره های سرد واکسن، فریزرهای پلاسما و بانک های زیستی محصول را در دمای -70 درجه سانتی گراد یا کمتر نگه می دارند، جایی که چند درجه رانش می تواند یک دسته را خراب کند. اعتبارسنجی نیازمند حسگرهای قابل ردیابی با دقت مستند است. این محیط ها معمولاً از ترموکوپل های نوع T برای نقشه برداری کوتاه مدت و سنسورهای PT100/PT1000 برای نظارت دائمی استفاده می کنند.

ابزارهای تحقیق علمی و تحلیلی

اتاقک های محیطی، تست خستگی و سنسورهای ابزارهای تحلیلی به کاوشگرهایی با جرم حرارتی کم نیاز دارند که نمونه را مختل نکنند. ترموکوپل های سیم ریز و عناصر خود چسب استاندارد برای پروفایل حرارتی هستند، در حالی که یک RTD مرجع نقطه کالیبراسیون را تامین می کند.

تعیین کاوشگر مناسب دمای پایین

چهار عدد یک مشخصات سنسور دمای پایین را تعریف می کنند: کمترین دمایی که کاوشگر می بیند، حداکثر خطای مجاز در آن دما، زمان پاسخگویی مورد نیاز، و محیط - خشک، مرطوب، تحت فشار یا لرزان. قبل از مقایسه محصولات، آن چهار را تعریف کنید.

کاوشگر ساخته شده برای کوره 1200 درجه سانتیگراد در فریزر -80 درجه سانتیگراد جایی ندارد و ترموکوپل لخت که در هوای ساکن به خوبی عمل می کند از حمام آب نمک دوام نمی آورد. سنسور سمت راست محل اتصال، عایق، غلاف و اتصال خود را با شرایط واقعی سمت سرد مطابقت دارد.

از آنجایی که ما ترموکوپل، RTD، فرستنده و کنترلر را در یک مرکز تولید می‌کنیم، می‌توانیم عنصر را با ابزار تطبیق دهیم و طول‌ها، سبک‌های اتصال و اتصالات سفارشی را بدون تاخیرهای هماهنگی معمول بسازیم. اگر فرآیند شما کمتر از -40 درجه سانتیگراد است و دقت مهم است، با مشخصات دمای پایین خود با ما تماس بگیرید ، و قبل از اینکه شما به طراحی متعهد شوید، نوع و پیکربندی حسگر را تأیید می کنیم.